Efterbehandlingsprojekt är komplexa, de förbinder tekniska, naturvetenskapliga, toxikologiska, juridiska samt ekonomiska aspekter som i sin tur påverkar
projektutformningen och dess utförande. Valet av efterbehandlingsmetod beror likaså på dessa olika aspekter, men är dessutom beroende av platsens
förhållanden, metodens miljöpåverkan samt vilka åtgärds mål som har beslutats för projektet. Syftet med efterbehandlingen är att minimera och begränsa
föroreningarnas spridning, mängd samt toxicitet.
Utförandet av sanering kan ske på två sätt, in-situ och ex-situ. In-situ innebär att saneringen av kontaminerad jord sker direkt på platsen utan att behöva grävas upp. Ex-situ innebär att jorden först måste grävas upp för att kunna behandlas, behandlingen kan i sin tur ske antingen inom projektområdet eller på
behandlingsanläggningar på annan plats. Renhetsgraden som uppnås beroende på metod och teknik är svår att bedöma i förhand, för att få en bild av hur resultatet kommer att bli görs s.k. pilot- eller fullskaleförsök. Nedan ges en kortfattad beskrivning av viktiga frågeställningar som påverkar valet av saneringsmetod:
Vilken typ av förorening skall saneras?
Hur höga halter finns av föroreningsämnet eller ämnena?
Består föroreningen av likartade ämnen eller är föroreningssituationen invecklad?
Vilka åtgärdskrav finns/vilken kommande markanvändning är tänkt för området?
Vilka markförhållanden råder det på platsen och vad utgör eventuella begränsningar för saneringsarbetet?
Vilka jordarter (finkorniga/grovkorniga) finns på platsen?
Hur stor är risken för spridning av föroreningar till omgivningen under arbetets gång?
organiska föroreningar samt koncentrera de oorganiska föroreningarna är det främsta syftet med behandlingsmetoderna.
5.1.2 Jordtvätt
Jordtvätt är en mekanisk process där de förorenade massorna i jorden behandlas med vatten under högtryck. Denna metod har onekligen ekonomiska fördelar, men även fördelar ur miljösynpunkt. (Svevia, 2013)
- Miljösynpunkt
Jordtvätten är en in-situ metod, vilket betyder att de massor som skall saneras undviker transporternas miljöpåverkan. Samtidigt kan de renade massorna användas för återfyllning av det sanerade området.
- Ekonomisk synpunkt
En mindre mängd jordmassor transporteras bort samtidigt som stora delar av de förorenade massorna kan återvinnas. Den mobila jordtvätten är enkel att
installera, delarna läggs i containrar och förflyttas med lastbilar. Denna process ser till att etableringskostnaden är låga och jordtvätten av massor kan komma till bruk snabbt. Totalt sätt tjänar man på transportkostnaderna och återvinning av jordmassorna, den mobila jordtvätten ser även till att behovet av nya inköpta massor och transport inte behöver göras.
- Så här fungerar jordtvätten
Jordtvätten sker i etapper, i det första stadiet placeras de förorenade massorna, som grävts upp i en hög.
Steg två går ut på att en hjullastare lägger all kontaminerad jordmassa i en matarficka som i sin tur skickar vidare massorna till tvättning.
I den tredje processen handlar det om att mata in jordmassorna i en tank där de rörs ihop med vatten, det höga trycket får föroreningsämnena att lösas med vattnet.
Den fjärde processen går ut på att separera jordmassan i två fraktioner, där ena är grov och den andra är fin. Vattnet från den grova fraktionen sorteras med såll
nere vid botten, det som blir kvar efter att vattnet separerats kan behandlas ytterligare eller köras på deponi.
I container sex och sju renas vattnet via olika filter. Därefter samlas vattnet i en vattentank som är container åtta och pumpas tillbaka in i systemet vid behov. Container nio är en el container, här alstras all el till containerna som får styra arbetet.
Bild 5. Jordtvätt i steg (Svevia, 2013)
Föroreningar som är lämpliga att behandla med jordtvätt är:
Metaller
Polycykliska aromatiska kolväten
Olja
Resultatet av jordtvätt är en fin fraktion med en hög koncentration av föroreningar, och en fast massa bestående av de större partiklarna med låg föroreningshalt. Metoden begränsas av jordens kornstorleksfördelning och fungerar bäst om andelen finjord av silt och lera i de massor som ska behandlas är lägre än 25 %.
5.1.3 Stabilisering och solidifiering (s/s)
Med hjälp av olika ämnen som adsorberar eller stöter ifrån sig föroreningar i jorden kan man stabilisera jorden, denna process sker vid tillsättning av kemiska medel. Exempel på oorganiska samt organiska tillsatser är kalk, asfalt, cement, svavel, betonit samt silikater. Cement är den tillsatsen som förekommer mest i stabiliseringen för jord. Cementstabilisering är en stelningsprocess vars resultat är, en minskning av hydraulisk permeabilitet samt minskad
kemikalielakningsbenägenhet. Denna metod menar på att definiera de
förorenade områdena, därmed förhindrar detta spridningen till omgivningen. Både solidifiering och stabilisering kan utföras in-situ. Solidifierings metoden går ut på att tillsätta bindemedel till jorden som i sin tur blandas och stelnar,
slutprodukten är en tätare och mer kompakt monolit. Solidifiering innebär ofta en särskild grad av kemisk fixering, därav reducerar denna metod
kontamineringen i vattenflödet. Två faktorer, oxidationsförhållandet samt komplexbildningen, är av stor betydelse för denna metod,
stabiliseringseffektiviteten påverkas och formas beroende på förekomsten av metaller. (Naturvårdsverket, 2009)
5.1.4Inneslutning och barriärteknik
Inneslutning innebär förekomst av kontaminering i barriärmaterialet som omsluts och förhindrar läckage av förorening, detta förhindrar på så sätt vatten- samt syre tillförseln till det kontaminerade materialet. Med både syntetiska och naturliga barriärmaterial kan avfall och förorenad jord kapslas. Bentonitmattan består av en blandning mellan syntetiska och naturliga barriärer, ett lager av bentonit har lagts i form av granulat mellan två fiberdukar.
Den hydrauliska konduktiviteten för barriärmaterialet bör inte överstiga 5∗10−10m/s, detta för att maximera effektiviteten för processen.
gruspartiklar. En avgörande komponent i barriärtekniken är
materialseparerande, denna komponent agerar i en inneslutning som utgörs av de olika skikten, komponenten förhindrar spridningen av material och
relaterade funktionsnedsättningar. Ett tätskikts sluter samman kapseln, detta skyddar från syrepenetration samt utfällnings infiltration. Ytterligare ett
skyddsskikt appliceras för att förhindra frostpenetration samt erosion. På så sätt är kapseln avslutad med ett tätskikt skydd från att infiltrera utfällning och syre penetration, med ett skyddsskikt för att förhindra frostpenetration och erosion. (Helldén, Juvonen, Liljedahl, Broms, & Wiklund, 2006)
5.1.5 Reaktiv barriär och filterteknik
Filter och reaktiv barriär är metoder som anläggs för att förhindra spridning av föroreningar till yt- och grundvatten, känsliga områden som
brunnar/dricksvattentäkter, recipienter eller skyddsområden. Filter och reaktiva barriär kan installeras som permanent lösning.
Med filterteknik menas att vattenlösta eller vattenburna föroreningsämnen koncentreras i filter. Filtret består av grovkornigmatris, sorbent och ett förfilter. Förfilter har som huvudfunktion att avskilja partiklar. Matrisens roll är att bevarar filtrets stabilitet och permeabilitet.
Sorbenten som finns i filtret är ett verksamt ämne som hjälper till i sorptionsmekanismer.
Ett exempel på sorptionsmaterial i filteranläggningar är:
Aktiverat kol/granulat
Betonit
Kalciumkarbonat
Mekanisk avskiljning av föroreningar är den mest framträdande över kemisk-fysikalisk adsorption. Den mekaniska metoden har en stor inflytande vid rening av förorenade partiklar, främst av förorenade metaller i grund- och ytvatten.
Exempel på sorptionsmekanismer i ett markfilter är:
Fysikalisk adsorption (bindning till partikelytor)
Elektrostatisk adsorption (växel verkande mellan joner och laddade partikelytor)
Kemisk adsorption (kemisk bindning mellan lösta ämnen och sorbentfas)
Sorptionsfilter kan anläggas i ett dikessystem nedströms så att grund- och ytvatten kan passera via filtret med självfall. Sorptionsfilter som grundläggs med nedströms (självfall) kallas vanligen för ett passivt system, där pumpning inte krävs. Sorptionsfilter kan även anläggas aktivt vilket betyder att filtret utsätts för pumpat vatten.
Reaktiv barriär innebär ett filter för grundvatten placeras i nedströms. Reaktiv barriär innebär kassetter med aktiverat kol för fastläggning av organiska föroreningar eller olika jonbytesmaterial som oxiderande järn och
kalciumkarbonat en fastläggning främst för metallföroreningar.
De faktorer som styr resultatet vid tillämpning av filterteknik och reaktiv barriär är:
Jordlagrets permeabilitet
Undersöka om pumpning krävs
Föroreningens fördelning mellan vattenlöslig och adsorberande fas, detta gäller filterkonstruktioner för lakvatten.
De förutsättningar som styr anordningen för ett filter eller aktiv barriär är dimensionerande flöde och tillgången av naturlig gradient. Filtermaterialets sorptionskapacitet kontrolleras enklast genom provtagning av det undersökta vattnet, detta görs före och efter att vattnet har passerat filtret.
Generellt kan slutsatsen dras att filter- och desorptionsförsök på kontaminerat vatten ger bättre underlag för val av filtermaterial, dimensionering av filter och
5.1.6Insitu-behandling
Rening av jord kan under vissa förhållanden ske utan uppgrävning. Denna behandling kan göras på olika sätt, ett exempel är, vakuumsugurlakning, ett annat exempel på en in-situ metod är bio ventilering. (Helldén, Juvonen, Liljedahl, Broms, & Wiklund, 2006)
5.1.6 Sammanfattning av saneringsmetoder
I nedanstående tabell sammanfattas ovanstående saneringsmetoder i korthet. Vissa jämförelser kan göras överskådligt, däremot är alla faktorer inte inräknade i tabellen då metoderna har vissa enskilda faktorer som inte kan jämföras med varandra.
Jordtvätt Inneslutning och
barriärteknik Stabilisering och
Solidifiering
Reaktiv barriär och filterteknik Generellt: Jordtvätt är en mekanisk process där de förorenade massorna i jorden behandlas med vatten under högtryck. Den görs in-situ. Föroreningar som är lämpliga att behandla med jordtvätt är: Metaller, polycykliska aromatiska kolväten och olja. Kapacitet: 20 ton/h. Jordtyper: Lämpad om lera och silt är lägre än 25% av den totala mängden Generellt: Inkapsling av jord och bergmassor. Inneslutning innebär förekomst av kontaminering i barriärmaterialet omsluts för att förhindra läckage av föroreningar. detta förhindrar på så sätt vatten- samt syre tillförseln till det kontaminerade materialet. Kapacitet: Hydraulisk konduktivitet för barriärmaterialet bör inte överstiga 5∗10−10m/s, detta för att maximera effektiviteten för processen. Generellt: Denna process sker vid tillsättning av kemiska medel. Exempel på kemikalier: oorganiska samt organiska tillsatser som kalk, asfalt, cement, svavel, betonit samt silikater. Denna metod menar på att omsluta de förorenade områdena, därmed förhindrar denna spridning av föroreningar till omgivningen. Jordtyper: Lämpad för leror och silt. Generellt:
Filter och reaktiv barriär är metoder som anläggs för att förhindra
spridning av föroreningar till yt- och grundvatten. Sorptionsfilter kan
anläggas i ett dikessystem nedströms så att grund- och ytvatten kan passera via filtret med självfall. Kapacitet:
Filtermaterialets sorptionskapacitet
undersöks enklast genom provtagning av det
testade vattnet före och efter att det har passerat filtret.
Renar:
Impregneringsplatser (PAH, arsenik, krom, koppar)
Kloralkaliindustri (dioxin, kvicksilver m m)
6. Generella provtagningar
6.1.1 Hantering av jordprovstagningar
Denna metod beskriver provtagningen av jord utförligt, både genomförande och i miljöändamål.
Generellt sett när en jordprovshantering utförs, bör den uppfylla samma kvalitet som på laboratorieanalyser. För att få en likartad kvalitet på provet skall provet placeras i rätt typ av provkärl och förslutas tillräckligt samt markeras tydligt. Proverna kan tas från lager med misstänkta föroreningar, det kan vara från avvikande lager. Proverna behöver inte placeras med andra jordtyper, de kan tas var för sig. De så kallade ”frysetiketter” kan användas då de håller bra i fuktiga och kyliga miljöer. (Svenska Geotekniska Föreningen, 2004)
Det finns två kvalitetsklasser för jordprovstagningar, en standardnivåhalt av föroreningar medan den andra står för en högre kvalitetsnivå. Standardnivå av föroreningshalter innebär att halterna inte överstiger Naturvårdsverkets riktvärden och är acceptabla för återanvändning. Kvalitetsklassen som utgör högre kvalitetsnivå innebär att högre halter av föroreningar kan förekomma, dessa massor får konsekvenser som deponi. Exemplet omfattar delar av provtagningsstrategin, urvalsstorlekar, märkning av prover, dokumentationer samt rengöring.
Miljömarkundersökningar genomförs med skiftande syften och kvaliteten i undersökningarna ska lämpas till syftet.
6.1.2 Rengöring
I samband med fältstudier är provtagningar med hög renlighetshalt av stor betydelse, detta eftersom syftet med renlighet är att förhindra ytterligare föroreningar att påverka stickprovet. Renlighet vid provtagningar förhindrar: 1. Spridning från en nivå halt till en annan.
2. Spridning från en provtagningspunkt till en annan. 3. Spridning att komma i kontakt med personal och utanför undersökningsområden.
6.1.3 Försiktighetsåtgärder vid provtagning
Stor vikt bör läggas på utrustningen som skall användas på fält, det är högst nödvändigt att maskiner och verktyg är rena vid förflyttning från högre föroreningsområden till områden som har mindre föroreningar. Provtagning från ett lågt-kontaminerat område bör tas först.
Hantering av gamla rengöringsvätskor bör prioriteras, vätskan anses vara kontaminerad och bör därför hanteras på ett miljösäkert sätt. Skyddsutrustning för individens hälsa och säkerhet är ett krav, skyddsutrustningen kan komma till användning vid arbete med lösningsmedel för att förhindra inhalering. Denna typ av utförandearbeten bör helst ske i öppna och ventilerade utrymmen. Hantering av provtagningar är viktigt, faktorer som ljus, temperatur och tid har alltid en påverkan på provets sammansättning. Därför är det avsevärt att ta hänsyn till transport och lagring av provet. (Svenska Geotekniska Föreningen, 2004)
6.2 Provtagning med XRF (röntgen fluorescens spektrometer)
Analysering av metaller på jord sker med hjälp av ett instrument s.k. XRF. Vid strålning av ett prov återspeglas specifika atomers energier (fluorescens). Energin för varje element som analyseras registreras i en dator, därefteromvandlas intensiteten till halter med enheten mg/kg. Halterna avser den totala halten av element, det vill säga även elementen i jordpartiklarnas
mineralstruktur. Metoder och resurser kan delas upp i två olika typer, röntgenrör samt radioaktiva isotoper med olika halveringstider. Detta görs eftersom halveringstiden avklingar isotopkällans hållfasthet med tiden. Åtskilliga ämnen kan analyseras parallellt.
Bild 6. XRF instrument (Svenska Geotekniska Föreningen, 2004)
6.3 Fördelarna med XRF
Det har visat sig finnas betydande fördelar med röntgenmetoden. Som exempel kan man ta att röntgenmetoden uppvisar analyser på kortare tid, analyserar ett större spektrum. Den medför även lättare licensiering samt transport vid icke radioaktiv källa. Inom miljötekniska markundersökningar är XRF mycket
6.4 Tillämpning
En XRF-analys för ett prov kan hanteras på två sätt; vid tillämpning av det ena tillvägagångsättet placeras mätinstrumentet i direktkontakt med jordmassan. Direktkontakten kan antingen ske med marken eller med en mindre jordmassa i plastpåse, sedan kan analysen utföras utan ytterligare särskild förberedning. Väljer man det andra tillvägagångsättet skall man samla ett rent delprov, placera det i en provkropp av plast med klar botten av tunn plastfilm. Provet analyseras sedan efter att man fört provkroppen i ett tillhörande tillbehör till
mätinstrumentet. Exemplariska resultat fås genom att mäta ett redan torkat och sållat ekologiskt fraktionsmaterial. Torkning av prov kan ske i rumstemperatur, men temperaturen får inte överstiga 40 ℃. Eftersom laboratorieanalyser
normalt sätt är noggrannare används dessa för att kontrollera provets totala innehåll. (Svenska Geotekniska Föreningen, 2004)
6.5 Tillvägagångssätt för Grundvattenprovtagningar och hantering
Att analysera de kemiska, fysikaliska samt de biologiska ämnena i vatten är huvudsyftet med vattenprovtagning. För att få en bild av grundvattnets strömningsmönster görs mätningar av grundvattennivåer. Dessa mätningar utförs alltid som miljötekniska markundersökningar. Genom analyser av vattenströmningen kan man bedöma spridningen av föroreningarna. Dessa grundvattensströmningar beror på förhållanden mellan geologiska ochtopografiska faktorer, men även av den mänskliga inverkan på omgivningen. Det inträffar att man tar mätningar i minst tre olika punkter, men från samma
akvifär. Detta görs för att uppnå noggrannare värden på flödesriktningen, dessutom utförs mätningarna i öppna system som grundvattenrör. Alla
mätningar skall färdigställas i samband, men innan provtagningarna. (Svenska Geotekniska Föreningen, 2004)
3. Kontroll av kemiska reagens transport, dessa skall ske på ett tillförlitligt sätt.
4. Kontrollera avgångs-och frakt tider för paket. För att får ett noggrannare resultat på provet, krävs det för vissa att prover att dessa transporteras och analyseras på samma dag.
5. Funktions kontrollera provtagningsutrustningen och se till att den inte är upptagen.
6. Det är väldigt viktigt att transporten inte påverkar proverna.
Om filtrering ska göras på metall prover bör den utföras senast eller inom 12 timmar efter provtagning.